Szabványok Hasznos link: http://dmoz.org/Computers/Hardware/Buses/ Sín vagy buszrendszer Szabványok Hasznos link: http://dmoz.org/Computers/Hardware/Buses/

Mi a busz? A busz a számítógép-architektúrákban a számítógép olyan, jól definiált része, alrendszere, amely: lehetővé teszi adatok vagy tápfeszültségek továbbítását a számítógépen belül vagy számítógépek, illetve a számítógép és a perifériák között. Eltérően a pont-pont kapcsolattól, a busz logikailag összekapcsol több perifériát ugyanazt a vezetékrendszert használva. Minden buszhoz számos csatlakozó tartozik, amelyek lehetővé teszik a kártyák, egységek vagy kábelek elektromos csatlakoztatását.

www.hoc.hu

Történet: Első generációs buszrendszer A korai számítógép buszok huzalkötegek voltak, amelyek összekötötték a memóriákat és a perifériákat. Ezeket a huzalkötegeket nevezték később elektromos buszoknak vagy buszvonalaknak. Majdnem mindig volt egy memória busz és egy periféria busz, és mivel ezek eltérő funkciókat valósítottak meg, ezért különböző utasítások, teljesen más időzítések, és protokollok tartoztak hozzájuk.

CPU vezérelt „mindent” A kommunikációt a CPU vezérelte, a periféria vezérlők felé az adatok írása és olvasása előre meghatározott memóriaterületeken keresztül történt (legtöbb esetben), a központi órajeleknek megfelelő sebesség mellett. A külső egységek a CPU egy csatlakozójára adott jellel jelezték, hogy kiszolgálási igényük van, amihez általában valamilyen megszakítás (interrupt) is hozzá volt rendelve.

Megszakítások Kidolgozták a perifériák megszakítási rendszerét, amely biztosította a CPU által végzett művelet megszakítását. A megszakításokat prioritási csoportokba rendezték, mivel a CPU egyszerre csak egy feladatot tudott végrehajtani, így az időkritikus perifériális műveletek kapták a legmagasabb prioritást. A megszakításhoz rendelt program végrehajtása utána CPU visszatért a következő, alacsonyabb szintű megszakítási programhoz, vagy ha az nem volt, a főprogram végrehajtásához.

Problémák Gyors CPU – lassú perifériavezérlő Gyakorlatilag minden művelethez a CPU-t igénybe kellett venni (más feladatok végzésére már esetleg foglalt volt), tehát a CPU valódi áteresztőképessége drasztikusan leesett. Néhény busz rendszer konfigurálása nagyon bonyolulttá vált, ha minden "polcról levett" berendezéssel együtt kellett működnie. ( alaplapokon és a csatolókártyákon lévő kisméretű kapcsolók (jumper) megjelenése, amelyek megfelelő helyre dugásával a memória címek, az I/O címek, megszakítási címek és prioritások bizonyos határok között, de megváltoztathatók voltak.)

"Második generációs" busz rendszerek NuBus Ezek a buszok mereven két részre osztották a "világot": az egyikbe a CPU és a memória tartozott, a másikba pedig a számos vezérlőegység, a két világ közötti kapcsolatot a busz vezérlő (bus controller) biztosította. Ez a megoldás megengedte a CPU sebességének növelését anélkül, hogy buszra hatással lett volna. a terhelést a CPU-ról a csatolókártyák felé mozdította

Jobb teljesítmény 8 bites párhuzamos buszok 16 bites, majd a 32 bites adatutak (szoftver segítségével történő konfigurálás, most ezt szabványosították, mint Plug-n-play)- a manuális jumper dugdosás kiváltására

Előnyök a buszon lévő egységek azonos sebességgel kommunikálnak egymással. a CPU és memória függtelenné vált az egyéb berendezésektől (a CPU és memória sebességét addig lehetett emelni, amíg a technikai lehetőségek azt lehetővé tették )

Probléma az adat ki-bevitel továbbra is szűk keresztmetszetet jelent videó kártyák PCI buszok már nem elég gyorsak, AGP buszok nagyteljesítményű (high-end) videó kártyák már az új PCI Express buszokat igénylik.

A PCI (Peripheral Component Interconnect) sínrendszer Intel – 1991 ISA buszrendszer kiegészítésre 'patchelésére‘tervezték 'PCI bridge’ felelős a CPU és a PCI perifériák közötti forgalom bonyolításáért Speciális pufferrel rendelkezik, melynek segítségével a CPU a transzfer befejezése előtt már más feladattal foglalkozhat A puffer és a perifériák közötti tényleges adatátvitelt a CPU helyett a PCI bridge vezérli.

AGP(Accelerated Graphics Port ) Intel – 1997 Gyorsított grafikus port AGP (1x): 66MHz , 8 bytes/clock, 266MB/s [3.3V or 1.5V signal swing ] AGP 2x: 133MHz, 8 bytes/clock, 533MB/s [3.3V or 1.5V signal swing] AGP 4x: 266MHz clock, 16 bytes/clock, 1066MB/s [1.5V signal swing] AGP 8x: 533MHz clock, 32 bytes/clock, Bandwidth: 2.1GB/s [0.8V signal swing],

USB (Universal Serial Bus) teljeskörűen Plug and Play (korábban dipswitch, jumper, szoftver) összes modern operációs rendszer támogatja azonos felépítésű, akár PC akár Mac Osztható - USB hubok (Minden USB bővítőkártyán van egy integrált ún. root hub (gyökérhub). Erre csatlakoztathatunk USB eszközöket, vagy akár egy külső hubot) USB 1.0 (1,5 Mbit/sec) vagy 1.1 (12 Mbit/sec) USB 2.0 van (480 Mbit/sec)

USB eszközök Pendrive USB Merevlemez Fényképezőgép Nyomtató Hangeszközök, pl. hangkártya Egér Billentyűzet Ethernet hálókártya WLAN hálókártya Gamepad Tunerkártya (TV-nézéshez, video-digitalizáláshoz) Soros-, párhuzamos- és infra-port Webkamera, és még sok más egyéb eszköz

Összehasonlító adatok TÍPUS SÁVSZÉLESSÉG ÓRAJEL SEBESSÉG ISA 16 bit 8MHz 5 MB/s(8MB/s) PCI 32 bit 33MHz 132 MB/s Dupla PCI 64 bit 66MHz 264 MB/s AGP(2) 66MHz(2/3) 266MB/s PCI Express 2,5 Gbit/s USB 480 Mbit/s FireWire 400 400 Mbit/s

Külső eszközök kommunikációja perifériák - saját buszok használata SCSI IDE (nem foglaltak minden diszk egységhez egy-egy busz csatlakozót) Új szemlélet: Helyi busz (belső busz) Külső busz

Harmadik generációs buszok HyperTransport InfiniBand Ezek a buszok rendelkeznek azzal a tulajdonsággal, hogy a képesek nagysebességű kommunikációra a CPU, memória, videó kártyák irányába, de ugyanakkor a sokkal lassabb perifériákkal (lemezegység) is együtt tudnak működni. Kezelésük már inkább szoftveres megoldásokat igényel, mint hardveres beavatkozásokat.

Megvalósítások párhuzamos buszok (parallel) soros buszok (serial) amelyek egy időben általában egy szót visznek át a vezetékeken soros buszok (serial) amelyek bit-soros formában továbbítják az adatokat. USB, FireWire, Serial ATA

Példák belső számítógép buszokra (párhozamos) CAMAC nukleáis mérőrendszerekhez Extended ISA vagy EISA Industry Standard Architecture vagy ISA NuBus vagy IEEE 1196 Peripheral Component Interconnect vagy PCI VESA Local Bus vagy VLB vagy VL-bus (videókártyákra)

Példák belső számítógép buszokra (soros) HyperTransport I2C PCI Express or PCIe Serial Peripheral Interface Bus vagy SPI bus

Példák külső számítógép buszokra Párhuzamos Advanced Technology Attachment vagy ATA (megfelel a PATA, az IDE, az EIDE, az ATAPI stb. megnevezéseknek) lemez/szalag priféria csatolásához kialakított busz (az eredeti ATA párhuzamos, de létezik a soros ATA vagy Serial ATA busz is, lásd később) Centronics párhuzamos (általában egy berendezés csatolására, esetleg láncban 2 egységre) PCMCIA, úgy is ismert, mint a PC kártya, leggyakrabban a hordozható és laptop gépekben használják, de egyre inkább háttérbe szorul a USB és beépített hálózati és modem kapcsolódási lehetőségek miatt. SCSI Small Computer System Interface, lemez/szalag egység csatlakoztatására szolgáló busz

Példák külső számítógép buszokra soros IEEE 1394 (FireWire) RS-485 Serial ATA or SATA Serial Storage Architecture (SSA) Universal Serial Bus (USB)

A sínrendszer felépítése címsín, amely az eszközök címzését szolgálja, azok címét továbbítja rajta a processzor, szélessége 32 (esetleg 64) bitnek megfelelően ugyanennyi vezeték; adatsín, amelyen keresztül a továbbítandó adatot küldi, vagy fogadja a processzor. Az adatsín szélessége többnyire 32 (vagy 64) bit, illetve ugyanennyi vezeték; vezérlősín, amelynek vezetékeit a processzor a vezérlőjelek kiküldésére, vagy azok fogadására használja fel. A vezérlőjelek száma változó, általában 10-15 körül van minimálisan.

Sínfoglalás (buszfoglalás – bus arbitration) Az adatátvitelek lebonyolításához egy időben több aktív eszköz (master) is igényelheti a busz használatát. Ilyenkor valamilyen eljárással el kell dönteni, hogy melyik eszköz kapja meg először a buszhasználat jogát. A buszhasználat jogának eldöntésére szolgáló folyamatot nevezik buszfoglalásnak, busz arbitrációnak (bus arbitration).

párhuzamos kiszolgálási mód alkalmazásakor minden eszköz önálló buszkérő és buszengedélyező vezetékkel rendelkezik. A beérkező igényeket a vezérlő logika sorolja, dekódolja és a legmagasabb prioritású eszköz számára engedélyezi a busz használatát.

Soros kiszolgálási mód alkalmazásakor az eszközök sorba vannak kötve és a lánc mentén az elhelyezkedésük szabja meg, hogy mikor kaphatják meg a sín használatát. Amelyik eszköz a legközelebb van a vezérlőhöz, annak a prioritása a legmagasabb

Mindkét esetben a jogosultság megállapítása történhet: centralizált módon, amely esetben egy központi prioritásvezérlő logika szabja meg a hozzáférés sorrendjét decentralizált módon, amely esetben a priorizáló logika elosztott formában valósul meg, az egyes eszközök vezérlői által